北京建筑大学物理化学期末题库(王宇老师)

PNH3 = PH2S = 66.66/2 = 33.33KPa
KP

( P eq NH 3
/
P

)(
P eq H 2S
/ P ) ( 33 .33 / 100 ) 2 0.1111
4 298K 时 NH4HS(s)在抽真空的容器中按下式分解：NH4HS(s) = NH3(g)＋H2S(g)，达到平衡时， 测得反应体系的总压力为 66.66KPa。
（1）当放入 NH4HS(s)时容器已有 39.99kPa 的 H2S(g)。求平衡时容器中的压力。（77.735kPa）
5 已知：PCl5(g)= PCl3(g) + Cl2(g) 在 200℃时 KPθ=0.308，求： （1）在 200℃，100Kpa 下，PCl5 的解离度及ΔG 。 （0.485）
/
P
)
/ P )

(44.786 x) (47.836 x) x 100
2.42
ΔG = -RTlnKp = -8.314 375.3ln2.42 = -2757.6J = -2.76kJ
10 在 293.15K 时，乙醚的蒸气压为 58.95kPa，今在 0.10kg 乙醚中溶入某非挥发性有机物质 0.01kg，乙醚的蒸汽压降到 56.79kPa，求该有机物质的摩尔质量。
(3)
P2

nRT V2
10 8.314 300 101.3kPa 246.22
W nRT ln P2 10 8.314 300 ln 101.30 57431.1J 57.43kJ
P1
1013
ຫໍສະໝຸດ Baidu
8 1mol 理想气体在 300K 下，1dm3 定温可逆地膨胀至 10dm3，求此过程的 Q、W、ΔU 及ΔH。
SO2Cl2(g) = SO2(g) + Cl2(g)
0
44.786 47.836
x
44.786-x 47.836-x
P = x + (44.786-x) + (47.836-x) = 86.096
x = 6.526 kPa
K
p

(P eq SO2 / P ) (P eq Cl2
( P eq SO2Cl2
解：
理想气体的定温可逆膨胀过程：
W nRT ln V2 1 8.314 300 ln 10 5743J
V1
1
ΔU = 0 ΔH = 0
Q = -W = 5743J
2
11 已知 25℃时，乙炔 C2H2(g)的标准摩尔生成焓ΔfHmθ(C2H2，g)=－226.7kJ·mol-1 标准摩尔燃烧焓ΔcHmθ(C2H2，g)=－1299.6kJ·mol-1 ， 苯 C6H6(l)的标准摩尔燃烧焓 ΔcH mθ(C6H6,l)=－3267.5kJ·mol-1 ，求：25℃时苯的标准摩尔生成焓ΔfHmθ(C6H6,l)。
(C B )
(
V nB
)T,p,nc
(C B )
(
A n B
) T ,p ,n c
(C B )
(
U nB
)S,V,nc
(C B )
(
H n B
)S,p,nc
(C B )
第二部分 化学平衡和相平衡
2 在 27℃时，理想气体反应 2A（g） = B（g）, KPθ=0.10,计算： (1)ΔrGmθ（5743.1 Jmol-1 ) (2)由压力为 2.0 106Pa 的 A 与压力为 2.0 106Pa 的 B 共存时的ΔrGm，判断能否自发进
解： (1) ΔG = nRTlnP2/P1= 1×8.314×298×ln0.1/1 = -5705J (2) 虽是不可逆过程，但始态、终态同上： ΔG = -5705J
21 在 27℃时 1mol 理想气体从 1MPa 定温膨胀到 100kPa，计算此过程的ΔU，ΔH，ΔS，与ΔG。 解： 因ΔT = 0 故ΔU = 0 ΔH = 0 ΔG = ΔA = -5.743kJ
解： ΔfHmθ(C6H6,l) = 3ΔfHmθ(C2H2,g)+3ΔcHmθ(C2H2，g)－ΔcHmθ(C6H6，l) = [3(－226.7)+3(－1299.6)－(－3267.5)]kJ·mol-1= -1311.4kJ·mol-1
13 根据下列数据，求乙烯 C2H4(g)的标准摩尔生成焓与标准摩尔燃烧焓： （1）C2H4(g)+H2(g)==C2H6(g)，ΔrHmθ,l=－137kJ·mol-1； （2）C2H6(g)+7/2O2(g)==2CO2(g)+3H2O(l)，ΔrHmθ2=－1560kJ·mol-1 ； （3）C(石墨) + O2(g) == CO2(g) ，ΔrHmθ,3 =－393.5 kJ·mol-1 ； （4）H2(g) + 1/2O2(g) == H2O(l) ，ΔrHmθ,4=－285.8 kJ·mol-1 。
解： 根据行拉乌尔定律：可得 XA = 0.9634
6
则 XB=0.0366
0 .01
0 .0366
MB
0 .01 0 .1
M B 74
求得：MB = 194.8g·mol-1
11 60℃时甲醇的饱和蒸气压是 83.4kPa, 乙醇的饱和蒸气压是 47.0kPa,两者可形成理想液态 混合物，若二者质量分数均为 50%,求此时混合物的平衡蒸气组成，以摩尔分数表示。 （Y 甲醇 = 0.7184 Y 乙醇 = 0.2816）
2 298K 时，某电导池中充以 0.01mol.L-1KCl 溶液，测得电阻为 112.3Ω，若改充以同浓度的溶 液 X，测得其电阻为 2184Ω，已知 0.01mol·L-1KCl 的电导率为 0.14114S·m-1,计算： （1）电导池常数； （2）X 溶液的电导率
7
（3）X 溶液的摩尔电导率 解：
16 将下列水溶液按其蒸汽压， 凝固点， 渗透压 ，沸点由高到低的顺序排列：
(1)1mol.kg-1 NaCl
(2) 1mol.kg-1 C6H12O6
(3)1mol.kg-1 Na2SO4
(4) 0.1mol.kg-1 CH3COOH
(5)0.1mol.kg-1NaCl
(6) 0.1mol.kg-1 C6H12O6
(7)0.1mol.kg-1 CaCl2
解：
蒸汽压：6 > 4 > 5 > 7 > 2 > 1 > 3
凝固点：6 > 4 > 5 > 7 > 2 > 1 > 3
渗透压：3 > 1 > 2 > 7 > 5 > 4 > 6
沸点： 3 > 1 > 2 > 7 > 5 > 4 > 6
第三部分 电化学
1 298K 时，0.01mol·L-1KCl 的电导率为 0.14114S·m-1,用同一电导池测出 0.01mol·L-1 KCl 和 0.001mol·L-1K2SO4 的电阻分别为 145.00Ω和 712.2Ω，试计算: (1) 电导池常数 (2) 0.001mol.L-1K2SO4 溶液的摩尔电导率 （20.47 m-1 ， 0.029 S·m2·mol-1）
3
解：
（1） S sys
nR ln P1 P2
1 8.314 ln 100 10
19.14J K 1
可逆过程： ΔSenv = -ΔSsys = -19.14J·K-1
ΔStot = ΔSsys＋ΔSenv = 0 平衡过程
（2） 向真空自由膨胀时：ΔSsys = 19.14J·K-1
行。 （-18958.2 Jmol-1 < 0 , 反应能自发进行 ） 3 298K 时 NH4HS(s)在抽真空的容器中按下式分解：NH4HS(s) = NH3(g) ＋ H2S(g)，达到平衡时，
5
测得反应体系的总压力为 66.66KPa。求 Kθ。
解：
NH4HS(s) = NH3(g) ＋ H2S(g)
14 300K 时，2mol 理想气体由 1dm3 可逆膨胀至 10dm3，计算此过程的熵变。
解： S nR ln V2 2 8.314 ln 10 38.29J mol 1 K 1
V1
1
15 1mol、298K 理想气体由经（1)定温可逆膨胀；（2）向真空自由膨胀两种过程，压力由 100kPa 变到 10kPa，计算两种过程中体系的熵变，并判断过程的自发性。
解： (3)式×2＋(4)式×3－(1)式－(2)式 得 2H2(g) ＋2C(石墨)==C2H4(g)
ΔfHmθ=2ΔfHmθ,3＋3ΔfHmθ,4－ΔfHmθ,1－ΔfHmθ,2 = 52.6kJ·mol-1； (1)式＋(2)式 －(4)式得 C2H4(g)＋3O2(g)===2CO2＋2H2O(l) ΔfHmθ=ΔfHmθ,1＋ΔfHmθ,2－ΔfHmθ,4 = -1411.2 kJ·mol-1
(2) 在外压力 101.3 kPa 下膨胀到该气体压力也是 101.3 kPa；
(3) 定温可逆膨胀至气体的体积为 246.22L
解：
ΔV = -101.3×1 = -101.3J
（2） W = - P(V2-V1) = -P2 nRT(1/P2-1/P1) = - 10×8.314×300×(1-101.3/1013) = -2222.45kJ ≈ -22.45kJ
ΔSenv = 0
ΔStot = ΔSsys＋ΔSenv = 19.14 J·K-1 >0
是自发过程
17 已知 CO2 在 194.67 K 时的摩尔升华焓为 25.30kJ·mol-1 ，固体 CO2 在 194.67 K 时的标准
摩尔熵为 68.8J·K-1·mol-1，求气体 CO2 在 194.67K 的标准摩尔熵。
解： 升华过程的熵变
S H m 25.30 103J mol 1 130.0J K 1 mol 1
T
194.67K
则气体 CO2 的标准摩尔熵
ΔSm θ =（68.8+130.0）J·K-1·mol-1 =198.8 J·K-1·mol-1
19 25℃下 1 mol 理想气体由 1.0 MPa 定温膨胀到 0.1 MPa，设过程为：（1) 定温可逆膨胀； (2) 自由膨胀。计算两种膨胀过程的ΔG 。
( V n B
) T ,p ,n c
(C B )
( H n B
) S ,p ,nc
(C B )
( A n B
) T ,p ,n c
(C B )
( G n B
) T ,V ,nc
(C B )
解：
偏摩尔量：
( H n B
)T,p,nc
(C B )
化学势 ：
(
A n B
) T , v ,nc
1
四 计算题
第一部分 化学热力学基础
2 25℃下 10 mol 理想气体由 1.0 MPa 膨胀到 0.1 MPa，设过程为： (1) 自由膨胀； (2) 对抗恒外压力 0.1 MPa 膨胀； (3) 定温可逆膨胀。 试计算三种膨胀过程中系统的功。 (0, -22.3kJ , -57.05kJ )
3 10mol 的理想气体在压力 1013kPa，温度 300K 时分别求出定温时下列过程的体积功： (1) 在恒外压力 101.3 kPa 下体积胀大 1dm3；
（1）对于 0.01mol·L-1 KCl： K = (l/A） κR = 0.14114×112.3 = 15.85 m-1
4
-
23 在 25℃时 1molO2 从 1000kPa 自由膨胀到 100kPa，求此过程的ΔU，ΔH，ΔS，ΔA，ΔG（设
O2 为理想气体）。
解： ΔU = 0， ΔH = 0
S nR ln p 1 (1 8.314 ln 1000 )J·K 1 19 .14 J·K 1
6 在一个抽真空的恒容容器中引入 SO2 和 Cl2，375.3K 未发生化学反应时分压分别是 44.786 和
47.836kPa，恒温一定时间后，总压力减少到 86.096kPa，且维持不变，求下列反应的 KPθ。
SO2Cl2(g)=SO2(g)+Cl2(g) （KPθ = 2.42） 解：
P 始（kPa） Peq（kPa）
p2
100
A G TS ( 298 19.14 )J 5704J
26 下列偏导数中那些是偏摩尔量? 那些是化学势?
( H n B
) T ,p ,n c
(C B )
( A n B
) T ,v ,n c
(C B )
(
U n B
) S ,V ,n c
(C B )